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        基于小波閾值法礦山遙感信息成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2019-07-22 07:01:36張?jiān)戮?/span>王鳳舞
        世界有色金屬 2019年10期
        關(guān)鍵詞:礦山信號(hào)系統(tǒng)

        張?jiān)戮?,王鳳舞

        (甘肅省定西市臨洮農(nóng)業(yè)學(xué)校,甘肅 定西 730500)

        我國是礦產(chǎn)資源大國之一,地域遼闊、地形多樣,礦產(chǎn)地區(qū)多位于盆地、丘陵等地勢復(fù)雜地區(qū),當(dāng)前的礦山工作的調(diào)查區(qū)域范圍大、深度廣,要求的工作程序技術(shù)難度大并且成本也很高,這就為我們的礦產(chǎn)開發(fā)開采工作帶來很大難度[1]。針對(duì)遙感技術(shù)目前在礦山中的應(yīng)用,把小波閾值法運(yùn)用到礦山遙感信息成像系統(tǒng)之中。小波閾值法在遙感技術(shù)的應(yīng)用之中有圖像處理、語言合成、信號(hào)采集以及故障檢測等功能,簡單來說就是一種更加詳細(xì)多元化。因此我們要研究基于小波閾值法礦山遙感信息成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

        1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

        在設(shè)計(jì)礦山遙感信息成像系統(tǒng)時(shí),主要的硬件設(shè)備為芯片、控制器以及光譜儀,通過這些硬件處理采集到的有效信號(hào),實(shí)現(xiàn)數(shù)字化成像。

        (1)DSP芯片設(shè)計(jì)。當(dāng)前的礦山勘探及開采主要運(yùn)用到遙感技術(shù),DSP芯片作為遙感信息制圖成像技術(shù)中的核心,它主要就是將收集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。由于DSP芯片計(jì)算迅速,接受信號(hào)能力強(qiáng),可以精確對(duì)有效信號(hào)進(jìn)行多步驟計(jì)算,可見它是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要組成部分。因此要選擇的芯片型號(hào)為TMS320DM6446,以此作為遙感成像系統(tǒng)的數(shù)字信號(hào)處理核心。

        (2)可編程控制器設(shè)計(jì)。由于DSP芯片以及其他相關(guān)硬件設(shè)備在數(shù)據(jù)處理時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的計(jì)算程序,對(duì)此需要功能更加強(qiáng)大的可編程控制器即PLC進(jìn)行程序控制[2]。從可編程控制器的電源、CPU的使用量、存儲(chǔ)器空間以及輸入輸出接口這幾個(gè)方面對(duì)控制器進(jìn)行程序設(shè)計(jì),再將PLC與計(jì)算機(jī)和傳感儀相連接,通過設(shè)計(jì)好的控制器程序?qū)SP處理的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行控制。

        (3)成像光譜儀設(shè)計(jì)。光譜儀由棱鏡或衍射光柵構(gòu)成,通過運(yùn)用光譜儀采集測量區(qū)域的表面光線,將光線分解并按照波長排列,以此將實(shí)際物體進(jìn)行制圖。這里就要采用型號(hào)為solaar-929的光譜儀。

        2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

        在硬件設(shè)施保證的情況下,對(duì)于礦山遙感信息成像系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),通過軟件來進(jìn)行制圖成像。軟件系統(tǒng)的實(shí)施流程如下圖1所示。

        圖1 軟件流程圖

        遙感信息成像大致步驟如上圖1所示,根據(jù)上述工作流程,設(shè)計(jì)軟件控制系統(tǒng)。

        (1)采集電磁波。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中,對(duì)于采集有效數(shù)據(jù)是十分重要的。因此采集電磁波信號(hào)是軟件設(shè)計(jì)工作的第一步。制定一個(gè)采集程序,對(duì)所要成像的區(qū)域進(jìn)行區(qū)域劃分,定制數(shù)據(jù)采集點(diǎn),收集對(duì)巖心、礦山資源深度、滲透度等數(shù)據(jù)反射的電磁波,將得到的數(shù)據(jù)分層記錄,做好類別區(qū)分。

        再將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化處理,將影像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正、投影區(qū)域合并,將其合成完整影像。

        (2)小波閾值法成像。將得到影像電磁波信號(hào)進(jìn)行計(jì)算。假設(shè)電磁波信號(hào)為Xi,樣點(diǎn)數(shù)量為n,遙感信號(hào)為Yi,函數(shù)公式如下所示:

        公式中隨著樣點(diǎn)的數(shù)量n變化和遙感信號(hào)Yi的波值變動(dòng),得到電磁波信號(hào)Xi,將得到結(jié)果進(jìn)行檢測,無效數(shù)據(jù)重新集成處理,再對(duì)它的信息識(shí)別效率進(jìn)行計(jì)算,公式如下:

        公式中x為信息量,s為識(shí)別能力,據(jù)此求出成像的信息識(shí)別率,當(dāng)F≥95%時(shí),證明識(shí)別成功。將上述得到有效數(shù)據(jù)進(jìn)行成像處理,設(shè)定遙感分辨率中影像總數(shù)目為T,每個(gè)像素元為P,設(shè)定參數(shù)為j,則函數(shù)公式如下所示:

        通過成像數(shù)據(jù)Q隨著參數(shù)j的變動(dòng)不斷變化,根據(jù)像素元得到成像數(shù)集,按照此數(shù)集通過傳感器進(jìn)行信息成像。當(dāng)Q≥94.5%時(shí),說明成像精確度達(dá)到預(yù)計(jì)要求,進(jìn)行證明此系統(tǒng)設(shè)計(jì)有效,得到的結(jié)果更加精確,由此設(shè)計(jì)完成。

        3 系統(tǒng)測試

        為了更好的檢測小波閾值法礦山遙感信息成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性,對(duì)它的性能進(jìn)行系統(tǒng)檢測,檢測它的成像精確程度。在此操作平臺(tái)的基礎(chǔ)之上,設(shè)置系統(tǒng)測試參數(shù),要求信息量滿足10GB、20GB、30GB、40GB和50GB,同時(shí)保證系統(tǒng)內(nèi)存大于16GB,工作頻次保持450MHz,對(duì)此展開測試。測試結(jié)果如下表1所示。

        表1 系統(tǒng)精確度測試結(jié)果

        通過系統(tǒng)測試得到上述表1中的結(jié)果,根據(jù)表1可知文中所提出的小波閾值法成像系統(tǒng)與傳統(tǒng)遙感成像系統(tǒng)相比,在5個(gè)不同信息量參數(shù)中,文中所提出的系統(tǒng)成像精確率均高于傳統(tǒng)遙感系統(tǒng)成像率,平均值更是高出4.42%,由此可見此小波閾值法的遙感信息成像系統(tǒng)更有效。

        4 結(jié)語

        在國家科技發(fā)展水平不斷提高的今天,對(duì)于礦山勘探開采技術(shù)的需求也在不斷增加,因此創(chuàng)新技術(shù)是當(dāng)下礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要前提。小波閾值法在遙感信息成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)中提高了成像的精確度,讓計(jì)算結(jié)果更加貼近現(xiàn)實(shí),使得礦山工作順利開展。但遙感信息技術(shù)中小波閾值法的應(yīng)用還不夠廣泛,還要加大推行力度。

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